探讨燃气轮机控制系统的控制方法
摘要：本文针对燃气轮机的结构特点，分析研究了其控制系统GEMARKVI的运作原理，并就其控制方式，机器启动与停止、温度控制、转速控制、DLN燃烧控制等方面的问题进行了探讨和研究。希望能通过本文的研究，为燃气轮机更好地在生产领域获得科学的应用做出积极的贡献。
关键词：燃气轮机；控制；方法
燃气轮机属于一种采用气体作为动力介质，用气体动力推动叶轮运动，实现热能向动能转换的内燃式动力装置。其组成单元主要包括了压气机、燃气透平与燃烧室三方面的主要结构，为了维护机器运转功能，机器的构成部件还包括了进气装置、气体过滤装置、排气装置与附件齿轮箱等。燃气轮机属于发电方面先进的动力机组，其可以通过使用高效率的能源利用技术，而把热能转换为电能，其在能源转换方面的效率最高可达百分之九十，相对于以往的发电涉笔，以燃气轮机作进行发电能够极大降低发电成本，提升电力能源输出效率。另外，因为燃气轮机主要以气体做为动力传输与转换介质，因而属于清洁能源，这可以极大地减少发电上的有害固形物和有害气体的排放，因而在节能环保上具有优于一方发电装置的显著优势。
燃气轮机灵活性十分突出，能够自由调节热能与电能转换比例，因此能够适应多种不同工作场景的电力供应需求。同时燃气轮机可以长时间连续运作，因而能够适应需要连续供能的很多工作任务，而且在日常运转方面，机器的日常维护成本支出不高，因而将其应用在很多生产领域燃气轮机都具有十分突出的优势。
一、燃气轮机的系统
机器的系统构成大致可以分成四个主要结构：一是由加热气体作为动力而驱动的启动透平，一般在启动时或设备功率较低情况下才启动使用；二是是由气压机、燃烧室与高压透平组成的气体发生器，压气机主要由高压透平传输的动力作为驱动，气压机、燃烧室和高压透平在同一个轴上就叫做高压轴；三是动力透平，其与压缩机在相同轴上时，也被叫做低压轴；四是由低压缸、齿轮箱、高压缸等装置构成的气体压缩模块。
系统工作时，空气先通过过滤器实施净化，然后一些气体送入压气机，通过压缩并与燃料混合，再送入燃烧室进行燃烧，燃烧产生的能量通过低压与高压透平而转换为电能，燃烧后的尾气送进转化炉实施净化处理。另一部分的气体送进压缩机低压缸当中，主要在升压环节结束后传输进高压缸实施二次压缩，以便为系统提供所需的压缩空气。
二、燃气轮机的控制原理
启动时，先发出信号，然后设备按照程序设定启动控制开关来，开启蒸汽阀，并进而启动蒸汽透平，气体通过压气机，驱动其开始做功。蒸汽透平在转速控制上主要以调节器对其实施调控，调节器可以使用测速装置对速度实施监控，并根据需要实施转速调节。如果转速达到规定标准的17%~20%情况下，设备的吹扫、喷气、点火程序就自动启动。点火后，压气机会对燃气透平和蒸汽透平的高压制一起驱动。假如高压透平转速提升至规定标准的60%，则设备会依据程序自动将其关闭。
在工作时设备的转速主要受燃气室当中燃料燃烧情况的影响，把燃料送进燃气轮机内需使用速比阀和气体控制阀对其实施控制。二者都安装在同一壳体当中。控制气体阀可以观察燃气透平里面的燃料存量。在运行状态下，设备中的燃料会出现压力大小的变化，为保障燃气室内部压力的稳定，一般要通过速比阀对其实施调控。其主要作用可以概括为如下两方面。邯郸考试院
（1）气压不稳时，通过控制阀门打开程度，可以调节燃气室内部的压力状况，从而防止压力过高影响设备安全，通过调控保障燃气室内压力处在正常水平。
（2）对经阀门进入燃料室的燃料实施调节，如果燃料输入流量过大，会导致燃气室内压力增压速度过快，而因为燃气室内时刻有燃气消耗，流量过小也会影响燃气室内压力的正常，所以通过控制阀门流量，可以保证空气压缩机出口的压力保持稳定，维护燃气机组始终处在正常的温度与压力状态。
三、燃气轮机的主控制方案
主控方案主要涵盖了控制与保护两个模块，控制模块主要控制燃气的温度与燃气轮机的转速，通过对系统中的燃气温度、振动、火焰、转速等各个方面信息实施检测，发现各项信号出现异常时，及时采取措施实施控制，从而保障系统运行的安全性与稳定性。保护功能主要通过对系统运行状况实施判断，检测系统运行是否出现异常，从而采取针对性措施实施调控，保障系统安全。主控制方案包括四个主要模块，分别是启动控制模块、温度模块、低压速度控制模块与二级喷组控制模块。
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（一）启动控制模块
该模块属于开环控制的运行形式，其主要作用在于维护系统运行按照正确程序开展，保障
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燃气轮机在静止状态在启动后可以按照规定程序进入转速80%时，系统进入转速控制状态，维持在这一转速指标并监控系统运行，其在启动与控制上包含了四个环节，一是准备环节，主要在启动前，对开关和气体压力、电压实施控制，保障启动状态正常。二是点火环节，主要在透平启动同时高压轴转速达到规定标准的21%情况下，通过控制点火装置在燃烧室点火，从而实现燃烧室气体点燃。三是暖机环节，主要在设备启动后，根据设备排气温度的检测，观察设备温度是否达到规定标准，如果未达到则继续追加燃料量，如果达到规定温度，则位置现有状态。四是加速环节，在暖机环节结束后，控制气体控制电压与燃气轮机转速，通过增加燃料供应量，提升燃气轮机速度，在排气温度尚未达到规定指标时，不断通过增加然料供应量来提升排气温度，如果温度达到规定值，则对燃料室气压与燃料输送量实施控制，防止设备温度超过规定指标。
（二）低压速度控制模块
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该模块为闭环式的控制系统，其主要在设备运行过程中发挥对燃气轮机速度进行控制的作用，这一模块的整体结构十分复杂。主要对空气压缩机出口流量实施检测，发现流量变化时，通过控制出口压力而维持其流量稳定。同时如果设备的低压透平转速出现波动情况下，这一模块也会检测并传递控制信号，通过控制燃料输送情况进而维持转速正常。
（三）排气温控模块二级注册消防工程师报名入口
该模块主要对燃气轮机运行状态下实施排气温度控制，在设备处在高速高温的状态下时，设备工况会随着温度变动而受到影响，温度过高或过低均会导致设备运行出现安全性问题。所以通过对排气温度实施检测，观察输出温度，在温度超过规定阙值情况下，对设备实施温度控制，维持其温度不高于1000℃，从而保障燃气轮机运行的安全性，防止过热出现设备工况异常。
（四）二级喷咀控制模块
该模块主要对燃气轮机的高压轴实施转速控制，其通过设备运行状态下的转速实施监督控制，从而通过调节喷咀，维护高压轴的转速始终处在正常状态，从而保障燃气轮机运行稳定。
四、结束语
燃气轮机控制系统构成复杂，对其控制方法的研究涉及到多方面问题，本文的研究受限于笔者水平，主要从系统角度实施控制原理的阐释，在微观细节上还有很多不够完善的地方，
不过希望能抛砖引玉，通过对其中一些要点问题的解析，为更好地使用燃气轮机提供控制理论方面的参考。
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作者简介：李亚民（1979-05），男，汉族，籍贯：河北省唐山市，当前职务：总经理，当前职称：初级，学历：本科，研究方向：工业自动化